柠檬酸钠对半水石膏不同晶面结晶习性及力学性能的影响

• 作者: 刘冬梅 张典 彭艳周 张亚利 姚惠芹
• 来源期刊: 材料导报
• 关键词: 半水石膏 分子动力学模拟 晶面 吸附 相互作用能 力学性能
• 年，卷（期）: 2021,（18）
• 所属期刊栏目: 无机非金属及其复合材料|INORGANIC MATERIALS AND CERAMIC MATRIX COMPOSITES
• 页码范围: 18052-18058
• 页数: 7页
• 分类号: TB321
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/cldb.20070131

摘要

本工作采用X射线衍射(XRD)分析方法,研究了在不同柠檬酸钠掺量下半水石膏在蒸压时不同晶面的结晶习性.运用Materials Studio 2017软件进行分子动力学模拟,研究了柠檬酸钠吸附在半水石膏晶体不同晶面的结晶习性.基于等温等容系统(NVT)对柠檬酸钠吸附于半水石膏晶体不同晶面的最低能运动轨迹进行模拟,研究了半水石膏晶体不同晶面的力学性能.XRD分析结果表明:柠檬酸钠的掺量为0.06％(质量分数,下同)时,半水石膏晶体的(200)晶面、(020)晶面和(400)晶面衍射峰强度最高,即晶面发育较好.分子动力学模拟结果表明:从柠檬酸根离子与半水石膏晶面距离来看,(200)晶面和(400)晶面是柠檬酸根离子与Ca2+的主要结合位点;相互作用能从小到大的顺序为ΔE(400)<ΔE(200)<ΔE(111)<ΔE(204)<ΔE(020),则柠檬酸钠更易于与半水石膏晶体的(200)晶面、(400)晶面作用,从而抑制半水石膏晶体在C轴方向上生长;从弹性模量(E)、体模量(K)和剪切模量(G)等力学性能的参数可知,柠檬酸根离子与(200)晶面和(111)晶面上钙离子之间主要有较强的结合力,即柠檬酸根离子易于吸附在C轴方向的晶面上.柠檬酸根离子使半水石膏晶体在垂直于C轴方向上的尺寸变大,对半水石膏晶体在C轴方向上的强度的影响显著.试验所得的晶面分析结果与模型研究的结果具有互证性.